CN107421812A - 一种岩石扭剪‑拉综合实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩石扭剪‑拉综合实验装置，包括机架，机架，包括，底座，底座上固定有机架侧板和机架后板，两块机架侧板之间设有第二隔板；两块机架侧板、第二隔板、顶板之间设有第一隔板、活动隔板、活动隔板、第一隔板；第一隔板上设有第一侧向安装块、第一纵向安装块；活动隔板上设有第二侧向安装块、第二纵向安装块；第一侧向安装块、第一纵向安装块分别与纵向安装槽和顶部安装槽装配固定；第二侧向安装块、第二纵向安装块分被与纵向安装槽和顶部安装槽装配；纵向安装槽、顶部安装槽分别设置在机架后板和机架侧板上；第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠分别穿过第一隔板、活动隔板、活动隔板、第一隔板且与两端的机架侧板可转动装配。

Description

一种岩石扭剪-拉综合实验装置

技术领域

本发明涉及一种岩石力学实验装置，特别是涉及一种岩石扭剪-拉综合实验装置。

背景技术

岩石在开采过程中其应力变化十分复杂，一般测试试样的抗拉强度可以采用在拉伸机上直接拉伸，而在其周向上的应力则需要空心柱扭剪仪进行测试。但是，现有技术中，都只能进行单向应力测试，如轴向、径向，而没有一种可以测试轴向和径向同时受力的装置。而岩石在地底下其受力是十分复杂的，如果只进行单向应力测试的话很难还原其真实的受力情况，这也就造成在后期支护、开采设计时不够精确，有可能造成较大的安全隐患。

另外现有的空心柱扭剪仪其主要是通过胶粘的方式与试样两端粘接固定，这种方式对岩石的固定并不可靠，在实验过程中，很可能由于粘接不牢靠而造成试样与实验装置发生转动，从而影响试验精度。另外在试验完成后，由于试样两端与实验装置已经粘接牢靠，试样的取出也是件十分麻烦的事。

还有现有的扭剪仪、拉伸机等，其基本上都能够通过对试样所出腔体内充填液压油以模拟试样所受的围压。有的还能够通过调整液压油温度以模拟试样所受的环境温度。这些都是为了尽可能地还原岩石的真是受力环境，以为后期的设计、开发提供数据基础。但是，目前的对于液压油的加热和冷却回收系统并不完善，部分实验装置甚至没有配置冷却系统，从而导致部分高温的液压油直接回收进入油箱中，导致油箱受热变形，时间一长，还会影响油箱附近的装置。

故申请人认为，目前有必要提供一种岩石扭剪-拉综合实验装置，其能够同时模拟试样在扭剪和受拉状态下的受力状态，以真实地还原试样在岩层中的受力状态，为后续的设计。开采等提供可靠的参考。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种岩石扭剪-拉综合实验装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种岩石扭剪-拉综合实验装置，包括，机架、加载组件、扭剪组件，所述的机架，包括，底座，所述的底座上固定有机架侧板和机架后板，两块机架侧板之间设有第二隔板，所述的底座和第二隔板之间安装有油箱，所述的油箱上安装有冷却器；

两块机架侧板、第二隔板、顶板之间由左向右依次设有第一隔板、活动隔板、活动隔板、第一隔板；所述的第一隔板上设有第一侧向安装块、第一纵向安装块；所述的活动隔板上设有第二侧向安装块、第二纵向安装块；

所述的第一侧向安装块、第一纵向安装块分别与纵向安装槽和顶部安装槽装配固定；所述的第二侧向安装块、第二纵向安装块分被与纵向安装槽和顶部安装槽装配；

所述的纵向安装槽、顶部安装槽分别设置在机架后板和机架侧板上；

第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠分别穿过第一隔板、活动隔板、活动隔板、第一隔板且与两端的机架侧板可转动装配；所述的第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠分别与活动隔板通过螺纹旋合装配；两块活动隔板与第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠旋合的螺纹旋向相反；

所述的第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠穿出机架侧板的部分上还分别安装有第二带轮、第一带轮、第四副带轮、第三副带轮；所述的第一丝杠、第四丝杠上还设有第一副带轮、第四带轮；

所述的第四带轮通过第四皮带与第四副带轮连接并形成带传动结构；所述的第三副带轮通过第三皮带与第三带轮连接并形成带传动结构；所述的第二带轮通过第二皮带与第二副带轮连接并形成带传动结构；所述的第一副带轮与第一带轮通过第一皮带连接并形成带传动结构；

所述的第二副带轮和第三带轮均安装在电机的电机输出轴上，所述的电机固定在电机安装架上，所述的电机安装架固定在一侧的机架侧板上。

作为本发明的进一步改进，所述的机架侧板与拉伸油缸连接固定，所述的拉伸油缸的加压伸缩轴穿过第一隔板与加载杆连接；

所述的加载杆，包括，加载杆连接头、加载杆连接部分，加载杆扭转部分，加载杆作用部分；

所述的加载杆连接头固定在加载杆连接部分端部，所述的加载杆作用部分上设有连接盲槽；所述的加压伸缩轴端部设有伸缩轴连接头；

所述的伸缩轴连接头和加载杆连接头上分别设有能与滚珠配合的第一球形槽和第二球形槽；

所述的加压伸缩轴与加载杆通过连轴组件连接。

作为本发明的进一步改进，所述的连轴组件，包括，第一连轴环、第二连轴环，所述的第一连轴环上设有连接卡台，所述的第二连轴环上设有与连接卡台配合的连接卡块；

所述的第一连轴环、第二连轴环内还设有卡接腔，所述的卡接腔与伸缩轴连接头和加载杆连接头装配且连接卡台与连接卡块装配后还通过卡块螺钉装配固定；所述的加载杆连接头端面还通过支架螺钉与滚珠支架装配固定；

所述的滚珠支架上设有滚珠限位孔，滚珠一端装入第二球形槽另一端穿过滚珠限位孔与第一球形槽装配，所述的伸缩轴连接头和加载杆连接头之间没有接触；

所述的加载组件的加载壳最左端与活动隔板连接固定，所述的加载组件的加载底座与另一活动隔板连接固定。

作为本发明的进一步改进，所述的扭剪组件，包括，扭转油缸，所述的扭转油缸端部装入安装套中，所述的安装套底部通过安装套支撑轴与活动隔板可转动装配；

所述的扭转油缸的扭转伸缩轴与扭转驱动板的驱动导向端连接固定；

所述的驱动导向端上还固定有导向滑轴，所述的导向滑轴穿过设置在活动隔板上的扭转导向槽，且所述的导向滑轴在扭转导向槽两侧的部分上分别固定有第一推力球轴承和第二推力球轴承； 所述的扭转驱动板的扭转驱动端与加载杆扭转部分装配。

作为本发明的进一步改进，所述的加载组件，包括，加载壳，所述的加载壳左端与端部封板装配密封固定；所述的加载杆作用部分穿过端部封板与靠近夹装组件的连接盘连接固定；所述的加载杆作用部分底部设有连接盲槽，所述的连接盲槽与连接凸柱装配，所述的连接凸柱固定在夹紧盘上，轴连接螺栓穿过连接凸柱与加载杆作用部分通过螺纹旋合以将加载杆与夹紧盘连接固定；

所述的保持架包括固定缺槽、底部封板；所述的底部封板用于将保持架一端封闭；所述的安装驱动部分卡装在固定缺槽中，且所述的安装驱动部分端部与夹紧盘的夹紧盘内腔贴紧；

所述的夹紧盘内壁包括弧形凹面和弧形凸面，所述的弧形凹面和弧形凸面间隔分布，且初始状态时，所述的安装驱动部分端面与弧形凹面贴紧；所述的夹紧块至少有三个且均匀分布在保持架周向上；所述的试样底部与设置在其底部的夹装组件装配；

所述的加载壳内壁底部和顶部分别设有第二斜槽和第一斜槽，所述的第一斜槽最高处与排气管连通，所述的第二斜槽最低端与进油管连通；

所述的加载壳右端还有一段密封端，所述的密封端与端部密封组件装配密封。

作为本发明的进一步改进，所述的端部密封组件，包括安装筒，所述的安装筒与加载底座连接固定，所述的安装筒的安装筒外壁上安装有端部密封环，所述的端部密封环的端部密封部分与密封端装配密封；

在安装筒的安装筒内壁内固定有端部轴密封环，所述的端部轴密封环通过端部轴密封部分与加载轴贴紧密封；

在端部密封环和端部轴密封环外侧固定端部限位盘，所述的端部限位盘通过端部限位螺栓固定在安装筒；

所述的端部密封环上设有第一增压槽，所述的第一增压槽内设有数个第一加强筋，所述的第一加强筋均匀分布在第一增压槽周向上；

所述的端部轴密封环上设有第二增压槽，所述的第二增压槽内设有数个第二加强筋，所述的第二加强筋均匀分布在第二增压槽周向上；

所述的端部限位盘上设有第一进油孔和第二进油孔，所述的第一进油孔和第二进油孔分别与第一增压槽和第二增压槽连通。

作为本发明的进一步改进，在端部密封部分上设置有数个第一加压凸环，两个第一加压凸环之间构成第一锁压槽；

在端部轴密封部分上设置数个第二加压凸环，两个第二加压凸环之间构成第二锁压槽。

作为本发明的进一步改进，在端部封板上固定有轴端密封组件，所述的轴端密封组件，包括，轴挡环、轴限位盘，所述的轴挡环内壁固定有加载轴密封环，所述的加载轴密封环上设有第三增压槽，所述的第三增压槽内设有数个第三加强筋，所述的第三加强筋均匀分布在第三增压槽周向上；

所述的轴限位盘通过轴固定螺栓固定在轴挡环上，所述的轴挡环上还设有第三进油孔，所述的第三进油孔与第三增压槽连通；

所述的加载轴密封环的轴密封分环上设有数个第三密封凸环，两个第三密封凸环之间构成第三锁压槽，所述的第三锁压槽与加载轴之间构成第三锁压腔。

作为本发明的进一步改进，所述的制冷器，包括，散热片组、电子制冷片、箱端板、箱底板、箱顶板、箱侧板，所述的箱底板上固定有两块箱侧板、两块箱端板，两块箱侧板、两块箱端板顶面与箱顶板密封固定；

所述的箱侧板与电子制冷片的制冷面贴紧，所述的电子制冷片的发热面与散热片组贴紧；

所述的两块箱侧板、两块箱端板、箱顶板、箱底板共同构成冷却腔，所述的冷却腔内固定有数个吸热片；所述的箱端板底部通过外接管与冷却腔连通；

所述的吸热片上设有过油槽和过油弧槽，所述的过油弧槽与箱底板构成过油小孔；所述的电子制冷片通过导线接入电流；

进入制冷器的进油量为通过过油小孔的过油量的2-5倍。

作为本发明的进一步改进，所述的油路系统，包括，油箱，所述的油箱与第三单向阀进油口连通，所述的第三单向阀与加热器连通，所述的加热器分别与增压缸、进油泵连通，所述的进油泵与第五单向阀连通，所述的第五单向阀与多通换向阀的第一进油口连通；

所述的增压缸与第四单向阀连通，所述的第四单向阀与多通换向阀的第一进油口连通；

所述的多通换向阀为电磁换向阀，其通过导线与控制器连接，所述的控制器可控制多通换向阀的换向；

所述的多通换向阀的第一出油口与回油泵连通、第二出油口与加载腔的进油管连通，所述的加载腔顶部通过管道与测温装置连通，所述的测温装置与测压装置连通，所述的测温装置和测压装置分别通过导线与控制器连通，并向控制器传输温度或拉力信号；

所述的控制器用于控制与其连接的电气设备；

所述的测压装置与显示装置连通，所述的显示装置为透明的，可通过观察显示装置内是否有液压油来判断加载腔内的液压油是否已经充满；

所述的显示装置与第一单向阀连通，所述的第一单向阀出油口与油箱连通；

所述的回油泵与冷却器其中一个外接管连通，所述的冷却器另一个外接管与第二单向阀连通，所述的第二单向阀的出油口与油箱连通；

所述的油箱还与第一增压泵连通，所述的第一增压泵与第六单向阀连通，所述的第六单向阀与第一分流器进油口连通，所述的第一分流器出油口分别与第一拉伸油缸和第二拉伸油缸连通；

所述的油箱还与第二增压泵连通，所述的第二增压泵与第七单向阀连通，所述的第七单向阀出油口与第二分流器进油口连通，所述的第二分流器出油口分别与第一扭转油缸和第二扭转油缸进油口连通；所述的第一分流器、第二分流器的两个出油口的直径一致；

所述的第一分流器到第一拉伸油缸和第二拉伸油缸的距离、管道的完全相同；所述的第二分流器到第一扭转油缸和第二扭转油缸的距离、管道完全相同。

本发明的有益效果是：

1、本发明能够实现扭剪和单轴拉伸同时进行，能够更进一步地模拟岩石的真实受力状态，为后续的设计、施工提供指导。

2、本发明的加载杆和加载壳均通过轴端密封组件、端部密封组件密封，并通过壳密封环和轴密封环的特殊结构来达到较好的密封效果。

3、本发明在油路系统上加设冷却器，并通过冷却器的结构设计，能够快速地将回收的液压油进行降温，以防止液压油油温过高过高造成设备的损坏。

4、本发明通过夹装组件的设计，能够快速地对试样进行加装或拆卸，另外还能够达到对试样的可靠夹紧，防止由于试样松动而影响测试精度。

附图说明

图1是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的结构示意图。

图2是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的结构示意图。

图3是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的结构示意图。

图4是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的连轴组件结构示意图。

图5是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的连轴组件结构示意图。

图6是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的连轴组件结构示意图。

图7是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的扭剪组件结构示意图。

图8是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的扭剪组件结构示意图。

图9是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的加载组件结构示意图。

图10是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的加载组件结构示意图。

图11是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的轴端密封组件结构示意图。

图12是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的轴端密封组件结构示意图。

图13是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的第一密封圈结构示意图。

图14是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的夹装组件结构示意图。

图15是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的端部密封组件结构示意图。

图16是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的端部密封组件结构示意图。

图17是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的端部密封组件结构示意图。

图18是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的卡装组件结构示意图。

图19是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的端部密封组件结构示意图。

图20是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的冷却器结构示意图。

图21是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的冷却器结构示意图。

图22是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的冷却器结构示意图。

图23是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的冷却器结构示意图。

图24是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的吸热片与底板结构示意图。

图25是本发明一种岩石扭剪-拉综合实验装置具体实施方式的油路系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

参见图1-图3，一种岩石扭剪-拉综合实验装置，包括，机架、加载组件B、扭剪组件C，所述的机架，包括，底座101，所述的底座101上固定有机架侧板102和机架后板104，两块机架侧板102之间设有第二隔板110，所述的底座101和第二隔板110之间安装有油箱200，所述的油箱200上安装有冷却器A；

两块机架侧板102、第二隔板110、顶板103之间由左向右（图1为准）依次设有第一隔板130、活动隔板120、活动隔板120、第一隔板130；

所述的第一隔板130上设有第一侧向安装块132、第一纵向安装块131；

所述的活动隔板120上设有第二侧向安装块122、第二纵向安装块121；

所述的第一侧向安装块132、第一纵向安装块131分别与纵向安装槽1041和顶部安装槽1031装配固定；

所述的第二侧向安装块122、第二纵向安装块121分被与纵向安装槽1041和顶部安装槽1031装配；所述的第二侧向安装块122、第二纵向安装块121可以在纵向安装槽1041和顶部安装槽1031中上下滑动；

所述的纵向安装槽1041、顶部安装槽1031分别设置在机架后板104和机架侧板102上；

第一丝杠301、第二丝杠302、第三丝杠303、第四丝杠104分别穿过第一隔板130、活动隔板120、活动隔板120、第一隔板130且与两端的机架侧板102可转动装配；

所述的第一丝杠301、第二丝杠302、第三丝杠303、第四丝杠104分别与活动隔板120通过螺纹旋合装配；

两块活动隔板120与第一丝杠301、第二丝杠302、第三丝杠303、第四丝杠104旋合的螺纹旋向相反，这种设计能够使得第一丝杠301、第二丝杠302、第三丝杠303、第四丝杠104转动时，两块活动隔板相互远离移动。

所述的第一丝杠301、第二丝杠302、第三丝杠303、第四丝杠104穿出机架侧板102的部分上还分别安装有第二带轮321、第一带轮311、第四副带轮342、第三副带轮332；

所述的第一丝杠302、第四丝杠304上还设有第一副带轮312、第四带轮341；

所述的第四带轮341通过第四皮带340与第四副带轮342连接并形成带传动结构；

所述的第三副带轮331通过第三皮带330与第三带轮331连接并形成带传动结构；

所述的第二带轮321通过第二皮带320与第二副带轮322连接并形成带传动结构；

所述的第一副带轮312与第一带轮311通过第一皮带310连接并形成带传动结构；

所述的第二副带轮322和第三带轮331均安装在电机350的电机输出轴351上，所述的电机350固定在电机安装架1031上，所述的电机安装架1031固定在一侧的机架侧板102上；

使用时，通过电机350带动第一丝杠301、第二丝杠302、第三丝杠303、第四丝杠104同步转动，所述的第一丝杠301、第二丝杠302、第三丝杠303、第四丝杠104就可通过与活动隔板120配合的螺纹带动两块活动隔板120在第一丝杠轴向上移动。

参见图1-图6，所述的机架侧板与拉伸油缸410连接固定，所述的拉伸油缸410的加压伸缩轴411穿过第一隔板130与加载杆500连接；

所述的加载杆500，包括，加载杆连接头501、加载杆连接部分502，加载杆扭转部分503，加载杆作用部分504；

所述的加载杆连接头501固定在加载杆连接部分502端部，所述的加载杆作用部分504上设有连接盲槽5041；

所述的加压伸缩轴411端部设有伸缩轴连接头4111；

所述的伸缩轴连接头4111和加载杆连接头501上分别设有能与滚珠620配合的第一球形槽4112和第二球形槽5011；

所述的加压伸缩轴411与加载杆500通过连轴组件连接，所述的连轴组件，包括，第一连轴环601、第二连轴环602，所述的第一连轴环601上设有连接卡台6011，所述的第二连轴环602上设有与连接卡台6011配合的连接卡块6021；

所述的第一连轴环601、第二连轴环602内还设有卡接腔630，所述的卡接腔630与伸缩轴连接头4111和加载杆连接头501装配且连接卡台6011与连接卡块6021装配后还通过卡块螺钉690装配固定；

所述的加载杆连接头501端面还通过支架螺钉680与滚珠支架610装配固定；

所述的滚珠支架610上设有滚珠限位孔611，滚珠620一端装入第二球形槽5011另一端穿过滚珠限位孔611与第一球形槽4112装配，所述的伸缩轴连接头4111和加载杆连接头501之间没有接触，即它们的端面没有接触。通过这种方式能够使加载轴500与加压伸缩轴411之间可以通过滚珠相对转动，另外在需要向加载轴施加拉力时，通过伸缩轴连接头4111、加载杆连接头501和第一连轴环601、第二连轴环602的连接导力能够保证较大的拉力能够传导到加载杆而且不对连轴组件损坏和变形。

所述的加载组件B的加载壳B100最左端（图7为准）与活动隔板120连接固定，所述的加载组件B的加载底座B500与另一活动隔板120连接固定；

参见图1-图8，所述的扭剪组件C，包括，扭转油缸C200，所述的扭转油缸C200端部装入安装套C100中，所述的安装套C100底部通过安装套支撑轴C101与活动隔板120可转动装配；

所述的扭转油缸C200的扭转伸缩轴C201与扭转驱动板C300的驱动导向端C301连接固定；

所述的驱动导向端C301上还固定有导向滑轴C400，所述的导向滑轴C400穿过设置在活动隔板120上的扭转导向槽123，且所述的导向滑轴C400在扭转导向槽123两侧的部分上分别固定有第一推力球轴承C501和第二推力球轴承C502；使用时，通过第一推力球轴承C501和第二推力球轴承C502即能够防止导向滑轴C400滑出扭转导向槽123，又能够降低第一推力球轴承C501和第二推力球轴承C502与活动隔板120的摩擦力。

所述的扭转驱动板C300的扭转驱动端C302与加载杆扭转部分503装配，具体地，所述的扭转驱动端C302上设有与加载杆扭转部分503装配的通槽，且所述的加载杆扭转部分503可以在次通槽内上下移动。

使用时，所述的扭转油缸C200加压，使得扭转伸缩轴C201将驱动导向端C301以加载杆扭转部分503轴线为中心转动，在此过程中，所述的安装套支撑轴C101与活动隔板120发生转动。而扭转驱动板C300转动时，就会向加载杆扭转部分503施加去周向上的扭力，并通过这个扭力作用在岩石试样（空心柱）上以达到获得扭剪的效果。

参见图1-图3，图7到图19，所述的加载组件B，包括，加载壳B100，所述的加载壳B100左端（图9为准）与端部封板B101装配密封固定；

所述的加载杆作用部分504穿过端部封板B101与靠近夹装组件的连接盘B200连接固定；

所述的加载杆作用部分504底部设有连接盲槽5041，所述的连接盲槽5041与连接凸柱B210装配，所述的连接凸柱B210固定在夹紧盘B300上，轴连接螺栓B220穿过连接凸柱B210与加载杆作用部分504通过螺纹旋合以将加载杆与夹紧盘B300连接固定。另外，所述的加载杆作用部分504最好与夹紧盘B300焊接固定。

所述的保持架B400包括固定缺槽B401、底部封板B402；所述的底部封板B402用于将保持架B400一端封闭；

所述的安装驱动部分B501卡装在固定缺槽B401中，且所述的安装驱动部分B501端部与夹紧盘B300的夹紧盘内腔B301贴紧；

所述的夹紧盘B300内壁包括弧形凹面B311和弧形凸面B312，所述的弧形凹面B311和弧形凸面B312间隔分布，且初始状态时，所述的安装驱动部分B501端面与弧形凹面B311贴紧；所述的夹紧块B500至少有三个且均匀分布在保持架周向上。

使用时，首先将夹紧块B500装配在保持架B400上，然后在卡紧半环B502内侧刷一层强力胶，在将试样B01端部与卡紧半环B502装配卡紧，最后将夹紧块B500和保持架B400装入夹紧盘内腔B301中即可，装入时，要使安装驱动部分B501端面与弧形凹面B311对正后装入。此时所述的夹紧块B500、保持架B400形成夹装组件。

这种方式在使用时，所述的加载杆扭转部分503向连接盘B200施加周向的扭力，这就使得安装驱动部分B501端面向弧形凸面B312转动，在此过程中就使得夹紧块B500逐渐将试样B01夹紧。由于试样与夹紧块B500之间即采用胶粘也采用机械式夹紧，故其牢靠程度较高，在实验过程中不会发生夹紧块B500与试样发生松动的情况。

所述的试样B01底部与设置在其底部的夹装组件装配；

参见图9，所述的加载壳B101内壁底部和顶部分别设有第二斜槽B132和第一斜槽B131，所述的第一斜槽B131最高处与排气管B602连通，所述的第二斜槽132最低端与进油管B601连通。通过第二斜槽B132的设计能够使加载腔B02中液压油几乎能被完全回收，通过第一斜槽B131的设计能够使加载腔B02内充填液压油时加载腔内的空气几乎能够被排出。

所述的加载壳B100右端还有一段密封端B120，所述的密封端B120与端部密封组件E装配密封；

参见图15-图19，端部密封组件E，包括安装筒E500，所述的安装筒E500与加载底座B500连接固定，所述的安装筒E500的安装筒外壁E501上安装有端部密封环E400，所述的端部密封环E400的端部密封部分E403与密封端B120装配密封。

进一步地，为了能够增加端部密封环E400的密封效果和加载杆500在安装筒E500的安装筒内壁E502内固定有端部轴密封环E600，所述的端部轴密封环E600通过端部轴密封部分E603与加载轴500贴紧密封。

进一步地，为了增加在加载腔B02内部加压时端部密封环E400和端部轴密封环E600的密封性，可以在端部密封环E400和端部轴密封环E600外侧固定端部限位盘E200，所述的端部限位盘E200通过端部限位螺栓E300固定在安装筒E500；

所述的端部密封环E400上设有第一增压槽E401，所述的第一增压槽内设有数个第一加强筋E402，所述的第一加强筋E402均匀分布在第一增压槽E401周向上；

所述的端部轴密封环E600上设有第二增压槽E601，所述的第二增压槽内设有数个第二加强筋E602，所述的第二加强筋E602均匀分布在第二增压槽周向上；

所述的端部限位盘E200上设有第一进油孔E201和第二进油孔E202，所述的第一进油孔E201和第二进油孔E202分别与第一增压槽E401和第二增压槽E601连通。使用时，加载腔内的液压油通过第一进油孔E201、第二进油孔E202和进入第一增压槽E401和第二增压槽E601，对端部密封部分E403和端部轴密封部分E603施压，以此来增加密封效果。

进一步地，为了进一步增加端部密封部分E403和端部轴密封部分E603的密封效果，可以采取如下设计：

在端部密封部分E403上设置数个第一加压凸环E404，两个第一加压凸环E404之间构成第一锁压槽E405。使用时，所述的第一锁压槽E405与密封端B120内壁构成数个第一锁压腔，这能够增加其密封效果。

在端部轴密封部分E603上设置数个第二加压凸环E604，两个第二加压凸环E604之间构成第二锁压槽E605。使用时，所述的第二锁压槽E605与加载杆500外壁构成数个第二锁压腔，这能够增加其密封效果。

使用时，首先将试样B01夹紧在上下的夹装组件中（可以先在卡紧半环和试样上涂抹强力胶水，通过胶水对试样进行第一次固定），然后，在试样的内腔B011中粘贴应变片，所述的应变片可通过无线的方式与外部设备连接，当然，也可以在夹紧盘B300、保持架B400上设置通孔，数据线通过通孔连出与外部设备连接。

然后将加载壳B100向端部密封组件扣紧密封，再通过进油管B601向加载腔B02中填充液压油，直到达到预设的围压；

再启动扭转油缸，使夹装组件进一步卡紧试样，同时也对试样施加周向扭力；

最后启动拉伸油缸使拉伸油缸通过加载杆对试样施加拉力，测试实验数据，直到试样破损即可。

需要取出试样时，首先启动电机，使电机驱动第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠转动以使两块活动隔板向拉伸油缸410移动，也就是打开了加载壳B100；

然后，驱动扭转油缸使扭转伸缩轴C201回缩，直到恢复原始状态，这就解除了对夹紧盘B300的扭力，使得夹装组件松开；

再启动拉伸油缸，使拉伸油缸的加压伸缩轴回缩，以将与加载杆连接的夹装组件向拉伸油缸拉动，最后取出试样即可。

参见图9-图13，进一步地，为了使在端部封板B101一端的加载杆500能够获得较好的密封，可以在端部封板B101上固定轴端密封组件D，所述的轴端密封组件D，包括，轴挡环D100、轴限位盘D200，所述的轴挡环D100内壁固定有加载轴密封环D400，所述的加载轴密封环D400上设有第三增压槽D401，所述的第三增压槽D401内设有数个第三加强筋D402，所述的第三加强筋D402均匀分布在第三增压槽D401周向上；

所述的轴限位盘D200通过轴固定螺栓D300固定在轴挡环D100上，所述的轴挡环D100上还设有第三进油孔D201，所述的第三进油孔D201与第三增压槽D401连通。使用时，液压油进入第三增压槽D401中，使轴密封分环D403进一步贴紧加载轴以增加密封效果。

参见图13，进一步地，所述的加载轴密封环D400的轴密封分环D403上设有数个第三密封凸环D404，两个第三密封凸环D404之间构成第三锁压槽D405，所述的第三锁压槽D405与加载轴500之间构成第三锁压腔，并通过这种结构增加加载轴密封环D400对加载轴的密封效果。

参见图20-图24，所述的制冷器A，包括，散热片组A100、电子制冷片A500、箱端板A200、箱底板A420、箱顶板A410、箱侧板A430，所述的箱底板420上固定有两块箱侧板A430、两块箱端板A200，两块箱侧板A430、两块箱端板A200顶面与箱顶板A410密封固定；

所述的箱侧板A430与电子制冷片A500的制冷面贴紧，所述的电子制冷片A500的发热面与散热片组A100贴紧；

所述的两块箱侧板A430、两块箱端板A200、箱顶板A410、箱底板A420共同构成冷却腔，所述的冷却腔内固定有数个吸热片A600；

所述的箱端板A200底部通过外接管A300与冷却腔连通；

所述的吸热片A600上设有过油槽A601和过油弧槽A602，所述的过油弧槽A602与箱底板构成过油小孔；

所述的电子制冷片A500通过导线A501接入电流。

使用时，需要回收的油从一端的外接管A300接入，液压油将在冷却腔内逐步通过每一个吸热片A600，最后通过另一个外接管A300流出。在此过程中，散热片组A100能够及时对冷却器进行散热，而电子制冷片会对制冷器制冷，以增加冷却效果。

更进一步地，为了增加制冷效果，可以将进入制冷器的进油量控制在通过过油小孔的过油量的2-5倍，这种设计能够增加液压油在冷却腔内的的停留时间以提高冷却效果。

参见图25，本发明还包括油路系统，包括，油箱，所述的油箱与第三单向阀进油口连通，所述的第三单向阀与加热器连通，所述的加热器分别与增压缸、进油泵连通，所述的进油泵与第五单向阀连通，所述的第五单向阀与多通换向阀的第一进油口连通；

所述的增压缸与第四单向阀连通，所述的第四单向阀与多通换向阀的第一进油口连通；

所述的多通换向阀为电磁换向阀，其通过导线与控制器连接，所述的控制器可控制多通换向阀的换向；

所述的多通换向阀的第一出油口与回油泵连通、第二出油口与加载腔的进油管连通，所述的加载腔顶部通过管道与测温装置连通，所述的测温装置与测压装置连通，所述的测温装置和测压装置分别通过导线与控制器连通，并向控制器传输温度或拉力信号；

所述的控制器用于控制与其连接的电气设备；

所述的测压装置与显示装置连通，所述的显示装置为透明的，可通过观察显示装置内是否有液压油来判断加载腔内的液压油是否已经充满；

所述的显示装置与第一单向阀连通，所述的第一单向阀出油口与油箱连通；

所述的回油泵与冷却器其中一个外接管连通，所述的冷却器另一个外接管与第二单向阀连通，所述的第二单向阀的出油口与油箱连通。

所述的油箱还与第一增压泵连通，所述的第一增压泵与第六单向阀连通，所述的第六单向阀与第一分流器进油口连通，所述的第一分流器出油口分别与第一拉伸油缸和第二拉伸油缸连通（第一拉伸油缸和第二拉伸油缸分别为图1中的两个拉伸油缸之一）。

所述的油箱还与第二增压泵连通，所述的第二增压泵与第七单向阀连通，所述的第七单向阀出油口与第二分流器进油口连通，所述的第二分流器出油口分别与第一扭转油缸和第二扭转油缸进油口连通（所述的第一扭转油缸和第二扭转油缸为图1中两个扭转油缸之一）。

在本系统中，油的走向以途中箭头方向为准。

使用时，可以根据实际需要切换多通换向阀，以使其让不同的进油口和出油口连通，排气管与显示装置连通；

向加载腔内加油时，首先启动加热器、进油泵、使第五单向阀与进油管连通，然后观察显示装置，直到显示装置中流出液压油，即可认定为加载腔内已经充满液压油；

系统测试油温，如果油温达到预设温度，控制器控制第五单向阀关闭，打开增压缸、第四单向阀，并使第四单向阀与总进出油口连通，然后对加载腔进行加压，直到测压装置加测到油压达到预设即停止加压。可以在测压装置与加载腔之间设置一个拉力开启阀（泄压阀、安全阀等），以防止高压的液压油直接流入油箱，造成加压失败或缓慢；

系统测试油压和油温均达到预设值后，多通换向阀切断进油管与其它管道的连接，然后开始试验。

试验结束后，多通换向阀将进油管与回油泵连通，所述的回油泵开始将加载腔内的液压油向冷却器输送，液压油经过冷却器后进入油箱，可以通过显示装置内的液压油是否有回吸来判断加载腔内的液压油已经排完（油压回复初始值后）。

进一步地，所述的第一分流器、第二分流器相当于一个三通接头，且其两个出油口的直径一致，这主要是要保证液压油通往两边的量在单位时间内时相等的。

进一步地，所述的第一分流器到第一拉伸油缸和第二拉伸油缸的距离、管道（包括直径）的完全相同；

所述的第二分流器到第一扭转油缸和第二扭转油缸的距离、管道（包括直径）等完全相同；

这种设计主要是要使两个拉伸油缸和扭转油缸的供油状态完全相同，以使其施加的力相同，方便后期计算以及真实还原岩石受力状态。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种岩石扭剪-拉综合实验装置，包括，机架、加载组件、扭剪组件，所述的机架，其特征是：包括，底座，所述的底座上固定有机架侧板和机架后板，两块机架侧板之间设有第二隔板，所述的底座和第二隔板之间安装有油箱，所述的油箱上安装有冷却器；

两块机架侧板、第二隔板、顶板之间由左向右依次设有第一隔板、活动隔板、活动隔板、第一隔板；所述的第一隔板上设有第一侧向安装块、第一纵向安装块；所述的活动隔板上设有第二侧向安装块、第二纵向安装块；

所述的第一侧向安装块、第一纵向安装块分别与纵向安装槽和顶部安装槽装配固定；所述的第二侧向安装块、第二纵向安装块分被与纵向安装槽和顶部安装槽装配；

所述的纵向安装槽、顶部安装槽分别设置在机架后板和机架侧板上；

第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠分别穿过第一隔板、活动隔板、活动隔板、第一隔板且与两端的机架侧板可转动装配；所述的第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠分别与活动隔板通过螺纹旋合装配；两块活动隔板与第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠旋合的螺纹旋向相反；

所述的第一丝杠、第二丝杠、第三丝杠、第四丝杠穿出机架侧板的部分上还分别安装有第二带轮、第一带轮、第四副带轮、第三副带轮；所述的第一丝杠、第四丝杠上还设有第一副带轮、第四带轮；

所述的第四带轮通过第四皮带与第四副带轮连接并形成带传动结构；所述的第三副带轮通过第三皮带与第三带轮连接并形成带传动结构；所述的第二带轮通过第二皮带与第二副带轮连接并形成带传动结构；所述的第一副带轮与第一带轮通过第一皮带连接并形成带传动结构；

所述的第二副带轮和第三带轮均安装在电机的电机输出轴上，所述的电机固定在电机安装架上，所述的电机安装架固定在一侧的机架侧板上。

2.如权利要求1所述的一种岩石扭剪-拉综合实验装置，其特征是：所述的机架侧板与拉伸油缸连接固定，所述的拉伸油缸的加压伸缩轴穿过第一隔板与加载杆连接；

所述的加载杆，包括，加载杆连接头、加载杆连接部分，加载杆扭转部分，加载杆作用部分；

所述的加载杆连接头固定在加载杆连接部分端部，所述的加载杆作用部分上设有连接盲槽；所述的加压伸缩轴端部设有伸缩轴连接头；

所述的伸缩轴连接头和加载杆连接头上分别设有能与滚珠配合的第一球形槽和第二球形槽；

所述的加压伸缩轴与加载杆通过连轴组件连接。

3.如权利要求2所述的一种岩石扭剪-拉综合实验装置，其特征是：所述的连轴组件，包括，第一连轴环、第二连轴环，所述的第一连轴环上设有连接卡台，所述的第二连轴环上设有与连接卡台配合的连接卡块；

所述的第一连轴环、第二连轴环内还设有卡接腔，所述的卡接腔与伸缩轴连接头和加载杆连接头装配且连接卡台与连接卡块装配后还通过卡块螺钉装配固定；所述的加载杆连接头端面还通过支架螺钉与滚珠支架装配固定；

所述的滚珠支架上设有滚珠限位孔，滚珠一端装入第二球形槽另一端穿过滚珠限位孔与第一球形槽装配，所述的伸缩轴连接头和加载杆连接头之间没有接触；

所述的加载组件的加载壳最左端与活动隔板连接固定，所述的加载组件的加载底座与另一活动隔板连接固定。

4.如权利要求1所述的一种岩石扭剪-拉综合实验装置，其特征是：所述的扭剪组件，包括，扭转油缸，所述的扭转油缸端部装入安装套中，所述的安装套底部通过安装套支撑轴与活动隔板可转动装配；

所述的扭转油缸的扭转伸缩轴与扭转驱动板的驱动导向端连接固定；

所述的驱动导向端上还固定有导向滑轴，所述的导向滑轴穿过设置在活动隔板上的扭转导向槽，且所述的导向滑轴在扭转导向槽两侧的部分上分别固定有第一推力球轴承和第二推力球轴承； 所述的扭转驱动板的扭转驱动端与加载杆扭转部分装配。

5.如权利要求1所述的一种岩石扭剪-拉综合实验装置，其特征是：所述的加载组件，包括，加载壳，所述的加载壳左端与端部封板装配密封固定；所述的加载杆作用部分穿过端部封板与靠近夹装组件的连接盘连接固定；所述的加载杆作用部分底部设有连接盲槽，所述的连接盲槽与连接凸柱装配，所述的连接凸柱固定在夹紧盘上，轴连接螺栓穿过连接凸柱与加载杆作用部分通过螺纹旋合以将加载杆与夹紧盘连接固定；

所述的保持架包括固定缺槽、底部封板；所述的底部封板用于将保持架一端封闭；所述的安装驱动部分卡装在固定缺槽中，且所述的安装驱动部分端部与夹紧盘的夹紧盘内腔贴紧；

所述的夹紧盘内壁包括弧形凹面和弧形凸面，所述的弧形凹面和弧形凸面间隔分布，且初始状态时，所述的安装驱动部分端面与弧形凹面贴紧；所述的夹紧块至少有三个且均匀分布在保持架周向上；所述的试样底部与设置在其底部的夹装组件装配；

所述的加载壳内壁底部和顶部分别设有第二斜槽和第一斜槽，所述的第一斜槽最高处与排气管连通，所述的第二斜槽最低端与进油管连通；

所述的加载壳右端还有一段密封端，所述的密封端与端部密封组件装配密封。

6.如权利要求5所述的一种岩石扭剪-拉综合实验装置，其特征是：所述的端部密封组件，包括安装筒，所述的安装筒与加载底座连接固定，所述的安装筒的安装筒外壁上安装有端部密封环，所述的端部密封环的端部密封部分与密封端装配密封；

在安装筒的安装筒内壁内固定有端部轴密封环，所述的端部轴密封环通过端部轴密封部分与加载轴贴紧密封；

在端部密封环和端部轴密封环外侧固定端部限位盘，所述的端部限位盘通过端部限位螺栓固定在安装筒；

所述的端部密封环上设有第一增压槽，所述的第一增压槽内设有数个第一加强筋，所述的第一加强筋均匀分布在第一增压槽周向上；

所述的端部轴密封环上设有第二增压槽，所述的第二增压槽内设有数个第二加强筋，所述的第二加强筋均匀分布在第二增压槽周向上；

所述的端部限位盘上设有第一进油孔和第二进油孔，所述的第一进油孔和第二进油孔分别与第一增压槽和第二增压槽连通。

7.如权利要求6所述的一种岩石扭剪-拉综合实验装置，其特征是：在端部密封部分上设置有数个第一加压凸环，两个第一加压凸环之间构成第一锁压槽；

在端部轴密封部分上设置数个第二加压凸环，两个第二加压凸环之间构成第二锁压槽。

8.如权利要求5所述的一种岩石扭剪-拉综合实验装置，其特征是：在端部封板上固定有轴端密封组件，所述的轴端密封组件，包括，轴挡环、轴限位盘，所述的轴挡环内壁固定有加载轴密封环，所述的加载轴密封环上设有第三增压槽，所述的第三增压槽内设有数个第三加强筋，所述的第三加强筋均匀分布在第三增压槽周向上；

所述的轴限位盘通过轴固定螺栓固定在轴挡环上，所述的轴挡环上还设有第三进油孔，所述的第三进油孔与第三增压槽连通；

所述的加载轴密封环的轴密封分环上设有数个第三密封凸环，两个第三密封凸环之间构成第三锁压槽，所述的第三锁压槽与加载轴之间构成第三锁压腔。

9.如权利要求1所述的一种岩石扭剪-拉综合实验装置，其特征是：所述的制冷器，包括，散热片组、电子制冷片、箱端板、箱底板、箱顶板、箱侧板，所述的箱底板上固定有两块箱侧板、两块箱端板，两块箱侧板、两块箱端板顶面与箱顶板密封固定；

所述的箱侧板与电子制冷片的制冷面贴紧，所述的电子制冷片的发热面与散热片组贴紧；

所述的两块箱侧板、两块箱端板、箱顶板、箱底板共同构成冷却腔，所述的冷却腔内固定有数个吸热片；所述的箱端板底部通过外接管与冷却腔连通；

所述的吸热片上设有过油槽和过油弧槽，所述的过油弧槽与箱底板构成过油小孔；所述的电子制冷片通过导线接入电流；

进入制冷器的进油量为通过过油小孔的过油量的2-5倍。

10.如权利要求1所述的一种岩石扭剪-拉综合实验装置，其特征是：所述的油路系统，包括，油箱，所述的油箱与第三单向阀进油口连通，所述的第三单向阀与加热器连通，所述的加热器分别与增压缸、进油泵连通，所述的进油泵与第五单向阀连通，所述的第五单向阀与多通换向阀的第一进油口连通；

所述的增压缸与第四单向阀连通，所述的第四单向阀与多通换向阀的第一进油口连通；

所述的多通换向阀为电磁换向阀，其通过导线与控制器连接，所述的控制器可控制多通换向阀的换向；

所述的多通换向阀的第一出油口与回油泵连通、第二出油口与加载腔的进油管连通，所述的加载腔顶部通过管道与测温装置连通，所述的测温装置与测压装置连通，所述的测温装置和测压装置分别通过导线与控制器连通，并向控制器传输温度或拉力信号；

所述的控制器用于控制与其连接的电气设备；

所述的测压装置与显示装置连通，所述的显示装置为透明的，可通过观察显示装置内是否有液压油来判断加载腔内的液压油是否已经充满；

所述的显示装置与第一单向阀连通，所述的第一单向阀出油口与油箱连通；

所述的回油泵与冷却器其中一个外接管连通，所述的冷却器另一个外接管与第二单向阀连通，所述的第二单向阀的出油口与油箱连通；

所述的油箱还与第一增压泵连通，所述的第一增压泵与第六单向阀连通，所述的第六单向阀与第一分流器进油口连通，所述的第一分流器出油口分别与第一拉伸油缸和第二拉伸油缸连通；

所述的油箱还与第二增压泵连通，所述的第二增压泵与第七单向阀连通，所述的第七单向阀出油口与第二分流器进油口连通，所述的第二分流器出油口分别与第一扭转油缸和第二扭转油缸进油口连通；所述的第一分流器、第二分流器的两个出油口的直径一致；

所述的第一分流器到第一拉伸油缸和第二拉伸油缸的距离、管道的完全相同；所述的第二分流器到第一扭转油缸和第二扭转油缸的距离、管道完全相同。